水泥路面碎石化技術(shù)在桂柳高速公路中的應(yīng)用

滿新耀

(廣西交通投資集團有限公司，廣西 南寧 530001)

廣西是中國高速公路水泥路面通車里程較長的幾個省份之一。自2009年開始，柳州至南寧高速公路、南寧至北海高速公路陸續(xù)進行了水泥路面加鋪改造，均采用了更換破碎水泥路面板之后加鋪瀝青面層的技術(shù)方案。

近年來，共振碎石化、多錘頭碎石化等就地碎石化技術(shù)在中國水泥混凝土路面改造工程中使用較多，與更換水泥路面板相比，就地碎石化通過施工機械將水泥板破碎成塊后用做路面基層或墊層，因無需對舊路進行開挖處理、廢棄材料少，舊水泥板的就地再生利用率一般可達80%以上，是一種節(jié)能環(huán)保的水泥路面改造方案。為了進一步積累工程經(jīng)驗，有必要針對廣西的特點，研究碎石化技術(shù)在廣西地區(qū)的應(yīng)用。該文以桂柳高速公路水泥路面改造工程為依托，在換板率高、病害嚴重的路段開展就地碎石化技術(shù)的研究和應(yīng)用。

1 桂柳高速水泥路面碎石化結(jié)構(gòu)設(shè)計

桂柳高速公路原水泥路面為雙向四車道，設(shè)計年限30年，路面結(jié)構(gòu)為：15 cm天然砂礫墊層+18 cm水泥穩(wěn)定砂礫基層+24 cm水泥混凝土面層。通過路況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該高速公路K1 147+000～K1 149+411路段病害較重，雙向共有破碎板925塊、裂縫板2 111塊、板角斷裂3 436塊，PCI評分為82分，斷板率為7.39%。為探索和研究水泥混凝土路面加鋪改造技術(shù)，分別在該路段上、下行線開展共振碎石化技術(shù)和多錘頭碎石化技術(shù)研究。

共振碎石化技術(shù)可將持續(xù)產(chǎn)生的高頻低幅振動能量，通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊內(nèi)，讓水泥板與之產(chǎn)生共振后達到破碎，施工發(fā)現(xiàn)原有水泥混凝土的共振碎石層有著比級配碎石更為緊密的嵌鎖結(jié)構(gòu)，這樣在沒有被破壞的原有水穩(wěn)下基層上，形成了合格的碎石柔性上基層，其上只需正常鋪筑瀝青路面結(jié)構(gòu)即可。針對這一特點，桂柳高速公路共振碎石化路段采用表1所示的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

多錘頭碎石化技術(shù)通過多個錘頭垂直下落的沖擊作用使原面板破碎，破碎作用點分布均勻且密集，破碎后路面標高降低較多、下承層強度不高，其上需要設(shè)置半剛性基層以起到結(jié)構(gòu)補強的作用。針對這一特點，桂柳高速公路多錘頭碎石化路段采用表2所示的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

2 桂柳高速水泥路面碎石化施工工藝與控制參數(shù)

2.1 共振碎石化路段施工工藝與控制參數(shù)

桂柳高速公路K1 147+000～K1 149+411路段上行線實施共振碎石化技術(shù)。根據(jù)實際工程使用情況，在應(yīng)用共振碎石化技術(shù)時，桂柳高速公路采用下述施工工藝和控制參數(shù)。

(1)設(shè)置應(yīng)力釋放切割渠和隔振溝。應(yīng)力釋放切割渠沿舊水泥混凝土路面縱向切割開挖并貫穿面層厚度，隔振溝沿路肩外側(cè)邊緣開挖成深度不小于0.8 m、寬度不小于10 cm的溝渠。

表1 共振碎石化路段加鋪結(jié)構(gòu)形式

表2 多錘頭碎石化路段加鋪結(jié)構(gòu)形式

(2)由外側(cè)車道邊緣開始向內(nèi)進行破碎，若相鄰車道沿縱縫進行了切割，亦可由中間向兩邊破碎。

(3)每1遍錘頭破碎寬度0.2～0.3 m，在破碎1遍后，緊接著破碎第2遍時，第2遍破碎區(qū)域間隔應(yīng)控制在半個錘頭寬度以內(nèi)，嚴格控制隔行破碎現(xiàn)象。

(4)共振碎石化一個車道的過程中，實際破碎寬度應(yīng)超出一個車道，與相鄰車道搭接部分寬度不少于15 cm。

(5)在進行破碎層碾壓前對破碎層進行清理，以保證碾壓后破碎層的強度及穩(wěn)定性。

(6)破碎層碾壓按初壓、復(fù)壓、終壓3個階段進行。直線和不設(shè)超高的平曲線段，由兩側(cè)路肩開始向路中心碾壓；設(shè)超高的平曲線段，由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩進行碾壓。碾壓遍數(shù)不得少于5遍，碾壓速度不允許超過5 km/h，鋼輪壓路機相鄰碾壓帶應(yīng)重疊100～200 mm的碾壓寬度，輪胎壓路機相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2的碾壓輪寬度。

(7)共振破碎后破碎層技術(shù)參數(shù)按表3的要求進行控制。

表3 共振破碎后破碎層技術(shù)參數(shù)要求

2.2 多錘頭碎石化路段施工工藝與控制參數(shù)

桂柳高速公路K1 147+000～K1 149+411路段下行線實施多錘頭碎石化技術(shù)。根據(jù)實際工程使用情況，在應(yīng)用多錘頭碎石化技術(shù)時，桂柳高速公路采用下述施工工藝和控制參數(shù)。

(1)清除現(xiàn)有的瀝青混合料修補層，修復(fù)、增設(shè)排水設(shè)施，按照試驗路段確定的相關(guān)施工參數(shù)，破除舊水泥混凝土路面，清除嵌縫料。

(2)Z型單鋼輪振動壓路機碾壓2～3遍，鋼輪壓路機碾壓2～3遍，灑布乳化瀝青封層后再撒布集料，鋼輪壓路機碾壓2～3遍。

(3)破碎施工時按先破碎路面兩側(cè)車道，再破碎中間行車道的順序進行，破碎時應(yīng)有重復(fù)破碎搭接面，搭接寬度不小于10 cm。

(4)施工中應(yīng)及時清除填縫料、脹縫材料、暴露的加強鋼筋或其他雜物。

(5)破碎后應(yīng)及時測量頂面高程，采用級配碎石調(diào)平，并立即施工乳化瀝青封層。乳化瀝青固含量為50%～55%，乳化瀝青用量為2.0～3.5 kg/m2。乳化瀝青封層表面均勻撒布粒徑為4.75～9.5 mm具有良好的顆粒形狀的碎石。

(6)乳化瀝青封層破乳穩(wěn)定后立即檢測頂面當量回彈模量值，計算代表值。代表值應(yīng)滿足試驗路段頂面當量回彈模量代表值的要求，否則應(yīng)調(diào)整施工參數(shù)直至滿足要求為止。

(7)多錘頭碎石化施工按表4要求進行質(zhì)量控制。

表4 多錘頭碎石化施工質(zhì)量檢驗標準

3 就地碎石化技術(shù)應(yīng)用效果

桂柳高速公路于2016年完成了就地碎石化施工，2017、2018年年底針對實際應(yīng)用效果進行了不定期跟蹤監(jiān)測，結(jié)果如表5所示。從表5可以看出：實施共振碎石化和多錘頭碎石化路段的路面損壞狀況指數(shù)PCI、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、車轍深度指數(shù)RDI、抗滑性能指數(shù)SRI以及路基技術(shù)狀況指數(shù)SCI均優(yōu)于全線其他路段的平均值，表明就地碎石化技術(shù)具有十分良好的應(yīng)用效果。

表5 共振、多錘頭碎石化路段路況跟蹤觀測結(jié)果

注：①為共振碎石化路段；②為多錘頭碎石化路段。

4 結(jié)語

該文針對桂柳高速公路共振碎石化、多錘頭碎石化技術(shù)應(yīng)用的實際情況，提出了相應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，總結(jié)了實施過程中的關(guān)鍵施工工藝和控制參數(shù)。通過定期跟蹤觀測發(fā)現(xiàn)，實施共振碎石化和多錘頭碎石化路段的路面損壞狀況指數(shù)PCI、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、車轍深度指數(shù)RDI、抗滑性能指數(shù)SRI以及路基技術(shù)狀況指數(shù)SCI均優(yōu)于全線其他路段的平均值，表明就地碎石化技術(shù)具有十分良好的應(yīng)用效果，可為廣西區(qū)內(nèi)外同類工程提供一定的參考和借鑒。